基于任務驅動的創客課程教學設計研究

鮑通

當前，創客教育正成為促進學生由知識消費者向創造者轉變的重要力量。“智能傳感器”“3D打印”等先進技術已經走進了小學創客課堂，目的在于培養學生敢想、敢做、勇于創新、堅持創新的精神。如此趨勢，在教與學過程層面形成有效的教學設計，將成為創客教育進一步發展的重要環節之一。筆者以學校建設“智慧校園”為契機，成立了Scratch興趣班，通過對創客教育的理論梳理、項目開發、案例裁剪以及教學實踐，認為以任務為主線、教師為主導、學生為主體的“任務驅動”模式能較好地適用于創客教學。一般認為，任務驅動是以建構主義理論為基礎、以任務為載體的教學方法，即將學習內容隱含在具有明確目標的情境任務中，師生通過交流提出問題、分析問題，在教師的指導下完成任務。在教學過程中，師生將跨越界線重新構建一種新的“平等”關系，這與創客追求的“自由”不謀而合。因此，教學設計作為創客教學的重要環節應遵循這種關系，為教與學的順利實施提供依據。

內容分析

好的案例一定來源于項目的具體實施，從需求分析到詳細設計，從編程實現到拓展創新，教師應從整個項目的制作過程中不斷挖掘可行性因素，將其重組為適用于創客教學開展的案例。筆者結合學生對現有知識掌握的深度來確定創客課程內容的難易度，結合對現有學科關聯的廣度來確定創客課程內容的靈活度，二者相連進行案例裁剪，梳理出不同層次的模塊，為后面的教學目標做出合理的安排，更為任務設計和教學策略的選擇奠定基礎。

筆者以Scratch for Arduino（簡稱S4A）“智能小車”制作為例來分析，Arduino小車零部件可以買到，但配套的C語言程序小學生難以理解，所以在活動開始之前，智能小車的Arduino圖形化程序“翻譯”工作自然就成了一個S4A項目，即將C語言實現的方法通過mBlock平臺中的Arduino模塊以通俗易懂、較為直觀的Scratch圖形化語言的形式進行呈現（這在當時的市場上還處于空白狀態，小車部件制造商只有C語言程序）。項目完成之后，筆者梳理發現其中涉及到的Scratch知識點較多，而且還涉及到了跨學科的智能傳感器、電路知識，如輸入輸出、正負極、5V、接地等。這樣的項目整體上是很難讓學生接受的，所以從案例裁剪尋找突破口就顯得尤為重要。最后，筆者將學習周期設定為1學年（1課/周，1小時/課），上學期主要為鞏固Scratch基礎編程，包括分支、選擇、循環等常見結構的用法，培養計算思維；下學期再引入Arduino，學會用Scratch對傳感器進行編程，由下面六個階段構成一個循序漸進的過程（包括由發光二極管、蜂鳴器、按鍵、舵機、紅外傳感器、超聲波傳感器等構成的基礎實驗，以及小車的組裝、黑線循跡、紅外避障、物體跟蹤、超聲波避障等綜合實驗）：

①背景分析階段：探索Scratch與Arduino的關系，搭建平臺。

②基礎實驗階段：通過發光二極管系列實驗進行連接測試，驗證理論。

③基礎拓展階段：自由搭配常見傳感器嘗試各種小實驗。

④綜合實驗階段：小車組裝+啟動、紅外傳感器實現黑線循跡+基礎避障。

⑤綜合拓展階段：實現紅外跟蹤、超聲波傳感器+舵機避障。

⑥設想展望階段：評價、總結、領悟、提升。

學情分析

教學開展前，對學生的基礎知識和認知特點等進行分析是一個比較重要的環節，并且教師的目標確定和過程組織等都需要結合學生的實際情況來進行設計。即便是效果評價也需參考學情分析，主要包括：

①分析學生對基礎知識和技能掌握的情況以及對新知的接受能力。對于智能小車的制作，首先要對Scratch基礎腳本熟練掌握，其次是能夠較好地理解傳感器的工作原理。

②分析學生的知識遷移能力。科學課上學到的電路知識以及數學課上學到的角度和邏輯判斷，都會對S4A實驗的接線及數據測試起到關鍵作用。

③分析學生的學習興趣和學習態度。S4A智能小車的內容較多，若只是一時好奇而缺乏持之以恒的深入學習，或者害怕出錯、遇見問題繞道而行是不可能收獲成功的。

五、六年級學生的抽象思維、接受新知的能力和知識遷移的能力較強，易于在教師的引導下進行自主探究，且該年齡段的學生大都活潑好動，表現欲望強，專注度高，便于提高參與性，只是遇到問題時的鉆研勁兒略有缺乏，青春期叛逆心導致易于浮躁，這就需要教師多給予學生鼓勵和肯定，在實驗上多給學生留出一些遐想的空間，把主動權交給學生，使之充分體驗到師生的“平等”關系。

目標分析

教學目標是教學活動實施的方向，是教學活動的出發點和最終歸宿，是任務設計、過程實施、效果評價的有力依據。然而，創客教學不同于傳統的探究式學習，它不僅側重于知識的掌握和技能的提高，更重要的是對學生問題解決能力、創新能力以及協作能力的培養。Scratch項目負責人凱倫·布雷迪博士曾說，“我們的目的不是要創建電腦程序編寫大軍，而是幫助電腦使用者表達自己”。

在S4A智能小車的制作過程中，基礎實驗階段主要是通過發光二極管的實驗原理輻射其他部件原理，以小見大，以點帶面，教師通過對比讓學生領悟“基礎”的重要性；在基礎拓展階段中，學生將自由搭配各種部件嘗試制作有趣的小項目。至此，學生做了不少實驗，都沒見到小車的影子，心中多少會覺得有些乏味，而該階段正是需要磨練他們的細心與耐心。綜合實驗階段考驗的是學生知識遷移的能力，將所學知識用于解決實際問題，如小車避障等；綜合拓展階段要求學生對知識運用的靈活性更高，同時要讓學生敢于出錯，善于分享，用廢寢忘食的鉆研勁頭換來真正的興趣，而絕非一時的好奇。

情境設計

任務驅動十分強調探究內容的意義性和真實性，以及學生在情境中學習的重要性。只有在真實的情境或貼近真實情境中的意義學習，才能夠促進學生對所學內容的意義建構和知識遷移，進而提升其解決實際問題的能力。endprint

任務設計

任務作為教學活動的主線可直接決定教學效果的好壞，所以設計的任務要具有可行性、針對性、趣味性和層次性，便于學生觸手可得，也便于教師分段實施。其實，任務和情境是密不可分的，二者的關聯性可體現于過程設計。

過程設計

任務驅動在具體的實施過程中，教師需要預設情境，學生在教師的引導和輔助下，圍繞著具有實際意義的具體任務展開自主探究、交流合作，可概括為教師主導、學生主體，同時圍繞著“任務”這一主線進行教與學活動。

（1）創設情境，激發興趣，導入任務。教師首先要結合教學內容和學生已有的知識經驗，創設一個生動有趣而又貼近實際生活的情境，激發學生的興趣，再拋出隱含著知識點的具體任務，引導學生逐步進入學習狀態。例如，在下學期一開始的背景分析階段初識傳感器，筆者回顧了上學期一學生為慶祝同學生日用Scratch做的一個小動畫，舞臺背景是一個生日蛋糕，單擊鼠標就可以點燃蛋糕上的蠟燭（角色），按下鍵盤回車鍵可以播放生日歌曲。那么，歌曲播放結束了還要做什么？許愿！許愿結束了呢？吹蠟燭！那如何吹滅蠟燭呢？此時，學生會給出許多之前學習的鍵盤和鼠標的控制方案。教師創設情境——可以用嘴吹滅電腦里的蠟燭嗎？學生的興趣瞬間被激發出來。答案當然是肯定的，“了解傳感器”的任務順勢拋出。萬事開頭難，接下來的情境就會水到渠成了。若可以用嘴吹滅電腦里的蠟燭，那么可以用嘴吹滅“真實”的蠟燭嗎？（用發光二極管代替蠟燭）若可以用更多的辦法熄滅發光二極管，那么就可以用更多的辦法點亮發光二極管。依此原理可以啟動電機（馬達）嗎？能使小車前進嗎？能讓小車沿特定的軌跡行駛嗎？遇到障礙可以躲避嗎？一系列情境層出不窮，思路明確，逐層遞進，學生非常感興趣。

（2）師生交流，分析任務，發現問題。在創設好的情境中向學生拋出任務后，由于學生思考問題的方式不同，可能對任務的理解存在著差異性，教師應當加以引導，將每個任務進一步細化分解，便于對進度節奏的把握，并適度介紹任務，幫助學生找到切入點，為他們的自主探究營造情感氛圍。例如，在使用傳感器之前，學生沒有接觸過Arduino板，不懂驅動、接線方式等，所以教師要先介紹前導知識，先把平臺搭建好，再用最簡潔的Scratch程序點亮發光二極光，接下來至于如何熄滅、如何用其他方式再點亮、如何進行數值判斷等，就由學生去觀察發現了。學生明白了基本的接線、輸入輸出概念，順著這個思路自然就會進入狀態了。又如，黑線循跡用到的紅外傳感器，教師可以先引導學生分析怎樣測試數值，而接下來如何利用返回值判斷控制左右電機實現循跡，應當讓學生主動摸索。

（3）自主探索，合作學習，解決任務。學生找到解決問題的突破口之后，需要積極主動地進行自主探究、合作交流，以便順利完成任務。教師在這個過程中作為引導者和組織者要適當“放手”，必要時甚至可以把講臺還給學生。例如，教師可以以賽促練，以小組為單位，看哪個小組能用紅外傳感器控制發光二極管，哪個小組能用超聲波控制舵機，哪個小組一跺腳就能啟動小車，哪個小組一揮手就能讓小車停下等。學生可通過多種途徑、多種辦法、多種合作實現任務。

（4）提示重點，輔助解疑，提升任務。教師雖不再側重于傳授者的角色，但其主導作用不可忽視。學生在自主探究的過程中難免會遇到意料之外的情況，或者少見的疑難雜癥，這就需要教師及時給予提示或幫助。如果是多數學生都比較困惑的問題，教師在講解時也應在最短的時間內用最精練的語言表述，點到為止，不宜擴充。同時，教師還要注意引導學生由低層次任務向高層次任務發起挑戰。例如，按一下按鍵再松手，蜂鳴器響1秒，然后小車前進。程序在判斷的地方會出現bug，問題在于按鍵按下去的值是1024，不按下去的值是0，所以如果判斷按鍵按下去之后，前進的程序循環執行，那么必須要持續按下按鍵才可以，松開手小車就停止，這顯然不妥。這個問題用C語言中的while循環很容易解決，但是Scratch語言里的單體循環就無法完成，只能嵌套一句“重復執行直到…”這種帶條件的循環才可以實現。小學生不懂C語言，而問題的確擺在眼前，所以輔助解疑是很有必要的，學生一旦跨過這個“門檻兒”，挑戰更高難度的任務就會信心倍增了。

（5）檢查結果，效果評價，總結經驗。在任務驅動教學中，教學評價和總結提升占有重要地位。評價既能給教師反饋教學效果，又能增強學生的榮譽感和自信心；總結則對整個任務完成的情況給予梳理，對任務中隱含的知識點加以提煉升華，有助于學生系統掌握。例如，S4A中“交互”元素的應用，學生可以思考如果制作一輛坦克會是什么效果，應用于一架飛機還需什么部件，制作一艘輪船又該如何測試等，只要確定目標，剩下的就是大膽嘗試。

評價設計

創客追求的“自由”無形中提高了創客教學的“靈活度”。總體目標本就包括對學生的信息素養、解決問題能力、自主學習能力的提升，所以教學的評價可以多元化，包括師評、自評、互評等，也可以多維度，主要包括兩個方面：一是對學生探究過程、任務完成情況的評價，二是對學生學習態度、合作學習能力的評價。為此，筆者制作了表格（如表1、表2、表3）供學生自評和互評。

創客教育作為教育思想的一次變革，正逐步成為素質教育改革的新抓手。它不但注重知識的教育目的、內容結構，還注重師生角色的“平等”關系。對于任務驅動法應用于創客教學設計的研究，筆者還只是初步嘗試，深度和維度還有待進一步提高，還需要探索出更加完善的創客教學方法，為培養學生的創新精神和實踐能力、全面提升學生的信息素養獻出微薄之力。endprint